74786

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Доклад

Физика

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Русский

2015-01-05

69 KB

5 чел.

26.Применение первого начала термодинамики к изопроцессам

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Изохорный процесс (V=const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси ординат (рис. 81), где процесс 1—2 есть изохорное нагревание, а 13 — изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е.

Как уже указывалось в § 53, из первого начала термодинамики (Q=dU+A) для изохорного процесса следует, что вся теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии:

Согласно формуле (53.4),

Тогда для произвольной массы газа получим

(54.1)

Изобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси V. При изобарном процессе работа газа (см. (52.2)) при увеличения объема от V1 до V2 равна

(54.2)

и определяется площадью заштрихованного прямоугольника (рис. 82). Если использовать уравнение (42.5) Клапейрона — Менделеева для выбранных нами двух состояний, то

откуда

Тогда выражение (54.2) для работы изобарного расширения примет вид

(54.3)

Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если T2 —T1 =1 К, то для 1 моль газа R=A, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К.

В изобарном процессе при сообщении газу массой т количества теплоты

его внутренняя энергия возрастает на величину (согласно формуле (53.4))

При этом газ совершит работу, определяемую выражением (54.3).

Изотермический процесс (T=const). Как уже указывалось § 41, изотермический процесс описывается законом Бойля—Мариотта:

Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу (см. рис. 60), расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс.

Исходя из выражений (52.2) и (42.5) найдем работу изотермического расширения газа:

Так как при Т=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется:

то из первого начала термодинамики (Q=dU+A) следует, что для изотермического процесса

т. е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил:

(54.4)

Следовательно, для того чтобы при расширении газа температура не понижалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28934. Эпоха просвещенного абсолютизма Екатерины II 25 KB
  Население России увеличилось к концу XVIII до 36 000 000 человек. В условиях веянья идей этих философов в России строилась законная самодержавная монархия. Кроме того в условиях отмирания крепостного права в Европе в России оно лишь усилилось. Целью было реформирование законодательства России но когда был затронут крестьянский вопрос комиссию распустили.
28935. Внешняя политика России в середине и второй половине XVIII в. 39.5 KB
  Внешняя политика России в середине и второй половине XVIII в. Спасло ее лишь воцарение Петра III в России. Петр III заключил мир и союз с Пруссией но его своевременное свержение позволило России не участвовать в войне на стороне ей же битых пруссаков. При поддержке России королем Польши стал Станислав Понятовский в прошлом фаворит Екатерины хотя этому активно противодействовали Франция и Австрия.
28936. Попытки общественно-политической модернизации в России в годы царствования Александра I. М.М. Сперанский и его судьба 38 KB
  Попытки общественнополитической модернизации в России в годы царствования Александра I. России нужны были реформы. Такое положение в России историк Н. Сперанский предложил 4 модели реформирования России: А.
28937. Отечественная война 1812 г. 43 KB
  Русская армия насчитывала около 240 тысяч человек и была разделена на три группы: первая армия командующий Барклай де Толли река Неман 120 тысяч человек; вторая армия командующий Багратион юг Литвы 49 тысяч человек; третья армия командующий А. Тормасов Волынь 44 тысячи человек. Великая армия Наполеона насчитывала 600 тысяч человек имела 1420 орудий. На главном направлении наступала группировка в 220 тысяч человек против 160 тысяч русских.
28938. Движение декабристов 36 KB
  Первые тайные общества появились после окончания заграничного похода русской армии. Членами общества были молодые гвардейские офицеры С. Главной целью общества было уничтожение крепостного права и установление конституционной монархии путем военного переворота. Слабость организации и разногласия между членами общества привели к его самороспуску.
28939. Внутренняя и внешняя политика России во второй четверти XIX в. 51 KB
  Внутренняя и внешняя политика России во второй четверти XIX в. Понимал неизбежность реформ но не решался отменить крепостное право укреплял самодержавие опираясь на армию и чиновничество жестоко преследовал любую крамолу в России и за рубежом за что получил прозвище жандарм Европы. внешний долг России достиг 102 млн. был заключен Туркманчайский договор по которому к России присоединялась Восточная Армения.
28940. Основные общественно-политические течения во второй четверти XIX в. 34.5 KB
  Следует отметить что за народность выступали представители всех направлений общественного движения в России но вкладывали в это понятие совершенно различное содержание. Западники и славянофилы Либеральнооппозиционное направление в русской общественной мысли в России второй четверти XIX в. Славянофилы выступали за отмену крепостного права сверху ратовали за развитие промышленности торговли просвещения сурово критиковали существовавшую в России политическую систему выступали за свободу слова и печати. Однако основной тезис...
28941. История как наука и ее роль в обществе 31.5 KB
  История как наука и ее роль в обществе. Пушкин История в целом изучает прошлое человечества а также отдельные стороны деятельности общества тенденции исторического процесса. Раздел История в том или ином виде присутствует во многих науках. Например: историческая география экономическая история социальная история гражданская и военная история идеология История подразделяется на Мировую Историю отдельных народов и Историю континентов.
28942. Античное наследие в эпоху Великого переселения народов 26 KB
  Античное наследие в эпоху Великого переселения народов. Настала беспокойная эпоха великого переселения народов в ходе которого Западная Римская империя была разгромлена многочисленными варварскими племенами готы гунны вандалы и т. Каковы же причины явления получившего название Великого переселения народов Качественные сдвиги в хозяйственной жизни германских и славянских племён накануне Великого переселения привели к росту общественного богатства и большого числа людей не занятых производительным трудом. Причины их переселения...